АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭС С ПРИМЕНЕНИЕМ САПР; ТРАССИРОВКА МОНТАЖНЫХ ПЛАТ С ПРОВОДНЫМ И ПЕЧАТНЫМ МОНТАЖОМ

Министерство науки, высшей школы и технической 
политики Российской Федерации 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра радиотехнических устройств и систем 

УТВЕРЖДЕНО 

проректором по учебной работе 

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
РЭС С ПРИМЕНЕНИЕМ САПР; ТРАССИРОВКА МОНТАЖНЫХ 
ПЛАТ С ПРОВОДНЫМ И ПЕЧАТНЫМ МОНТАЖОМ 

Методическое пособие по выполнению 
лабораторных работ для студентов 
1У курса специальности 23.03 

Москва 
Издательство МГОУ 
1993 

/ 

М.В. Головицына, С.А. Иншаков, Г.И. Гаврилко 

© 
МГОУ, 1993 

- 3 
I . ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ТРАССИРОВКИ. 
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛГОРИТМОВ 
ТРАССИРОВКИ ПРОВОДНОГО И ПЕЧАТНОГО 
МОНТАЖА 

Трассировка заключается в определении конкретной 
геометрии печатного или цровоцного монтажа, реализующего соединения между элементами схемы. Исходные данные для трассировки: список ц е п е й , метрические параметры и топологические свойства типовой конструкции 
и ее элементов, результат решения задачи размещения, 
по которым находят координаты выводов элементов. 

Формальная постановка задачи трассировки и методы ее решения в значительной степени зависят от вида 
монтажа и конструктивно-технологических ограничений, 
определяющих метрические параметры и топологические 
свойства монтажного пространства. 

В типовых конструкциях, начиная с блока и вьюе, 
довольно широко используется проводной монтаж, что 
объясняется высокой трудоемкостью проектирования и 
сложностью изготовления печатного монтажа. 

Изготовление печатного монтажа усложняется с увеличением размеров коммутационных плах, а надежность его 
падает. Проводной монтаж может осуществляться по прямым, соединяющим выводы элементов, или с помощью жгутов, которые прокладывают в специальных каналах. Основные ограничения - количество проводников, которые можно подсоединять к одному выводу, и число проводов в 
каждом жгуте - пропускная способность канала. 

Трассировка проводного монтажа заключается в определении порядка соединения выводов в соответствии 
с принципиальной электрической схемой и с учетом з а данных ограничений. Критерием качества, как правило,. 
является минимум суммарной длины соединений. Нахожде

- 4 - . 

нив порядка соединения выводов элементов внутри цепи 
сводится к задаче построения на фиксированных вершинах 
минимального покрывающего или связывающего дерева. 

Будем использовать модель схемы в виде графа, в 
котором выводом элементов сопоставлены вершины,и на 
этих вершинах строится полный подграф. Таким образом, 
каждая цепь представляется определенной компонентой 
связности. Необходимо построить минимальные покрывающие деревья на тех компонентах связности, число вершин 
в которых больше двух. В результате размещения элементов определены координаты их выводов в соответствующей 
, 
метрике, т . е . вершины компонент связности отображены 
в граф решетки монтажного пространства. 

Расстояние между каждой парой вершин полного подграфа для проводников, идущих по кратчайшему направлению 
• 
^ 

d y 
- 
( t i - t , - ) ' 

для ортогональной трассировки 

d ^ l S r ^ M t r t j l , 

где 
U 
j 
-соответствующие координа
ты 
i 
-й 
и 
J 
-ft 
вершины графа. 
п-Z 
На чЛ/ 
вершинах можно построить 
п — П 
различных деревьев. В связи с этим точное решение задачи построения мшимального дерева методом полного перебора нецелесообразно. Существую* приближенные алгоритмы 
решения этой задачи, дающие результаты, достаточно близкие к оптимальнда. 

Построение минимальных деревьев соединений мажет 
быть осуществлено при использовании процедур, основан

ных на методе ветвей и границ. Однако для практических 
целей предпочтение следует отдать эвристическим алгорит 
мам. В частности,'можно использовать алгоритм Прима и 
его модификации. 

При печатном монтаже в пространстве, представляющем собой совокупность коммутационных плоскостей, определены координитц конструктивных элементов и их выводов 
заданы метрические параметры и топологические свойства 
монтажного пространства. Множество цепей принципиальной 
схемы В разбивают на непересекающиеся подмножества В I 
так, что 
В = / Ь j | 
i 
= f > . j 
, а 
В^ » {6/ 
,к]к 
в 17~к ^ } » где 
Иг 
- число цепей; к ^ 
число контактов, соединяемых 
l 
-й цепью. 

Необходимо реализовать множество В j 
в виде множества А [ 
таких областей, которые удовлетворяли бы 

следующим требованиям: 
иг 

I. .U Я I 
Е 
- 
цсе соединения должны быть вы 

полнены в монтажной области Е = £ ^r-! Г" = I, R 3 
» ГД® 
R. 
- число слоев. 

в каждом слое про 
* 
its' 

водники не должны иметь пересечения; 

V
- 
^ с т о я н и е между 
проводниками не должно быть меньше допустимого зазора 

4, & 
-> oLq 
- ширина проводника не должна 
бить меньше допустимой; 

b . f V i ^ k т, 
С Л i 
- нее контакты 
L -й 

цепи должны лежать на 
i 
-м проводнике; 

ь. (Vit 
е- £>)(V^ 
е Et)lAt<] 
Я- = 0 VA^A^Rk 
; 

£ г- , В i 
£ 
1 осли необходимо выполнить переход 
слоя 
Г" 
на слой 
t 
, пересечение ооластей. должно 
иметь размер, достаточный для конструктивной реализации 
межслоиниги перехода. 

- б 
Задача одновременной оптимизации всех соединений 
пока ие решена, поэтому трассировку сводят- к последовательному построение <5<етерекрестного дерева, каждое дерево которого реализует соответствующую электрическую 
цепь, и определению конфигураций соединения, Система 
покрывающих деревьев ?*олзша бить размещена в монтажном 
пространстве типовой конструкции» заданном своей математической моделью. 

Трассировка печатник соединений предполагает выполнение следующих этапов: 

1) определение порядка соединения выводов внутри 

цепи; 

2) распределение соединений по СЛОЯМ печатной ш и ты; 

3) нахождение последовательности проведения Соединений в каждом слое; 

4) получение конфигурации проводников, т . е . синтез 
их геометрии. 

При решении задачи трассировки используют следующий 
основные критерии: 

1) минимум суммарной длины всех проводников; 
2) минимум числа их пересечений; 
3) минимум изгибов проводников,' 
4) минимум числа слоев печатной платы и переходов 
со слоя на слой; 

5) минимальная длина параллельных участков соседних 
проводников; 

6) равномерное распределение проводников по монтажной области. 

Критерий I приводит к уменьшению задержки распространения сигналов по линиям связи, критерии 2, 3 и 4 повидают надежность и технологичность печатной платы, критерии 5 и 6 увеличивают помехоустойчивость конструктивной реализации схемы и вероятность цроведения всех трасе.